文 献 综 述

CeO₂是一种非常重要的功能氧化物，具有优良的储放氧功能及高温快速氧空位扩散能力，因此成为极具应用前景的汽车尾气催化净化材料、固体氧化物燃料电池（SOFC）阳极材料、电化学反应促进材料、化学机械抛光材料等。另外，CeO₂还广泛用于发光材料、催化剂、电子陶瓷、紫外线吸收剂、精密抛光材料等。

CeO₂具有立方相萤石结构，空间群为Fm 3m，Ce⁴ 按面心立方点阵排列，O^2- 占据四面体位置，每个Ce⁴ 被8个O^2-包围。Ce⁴ 离子半径为0．097nm，与三价稀土离子半径接近，容易被取代而成为发光中心。CeO₂在近紫外区有强吸收，可将能量有效地传给稀土发光离子，同时CeO₂的声子截止频率较低（457nm^-1），这都有利于获得高效率的稀土离子发光^[1]。下图为CeO2晶胞结构：

本篇文章是一篇的关于CeO₂掺杂纳米材料的综述。

（一）CeO₂研究进展

CeO₂主要用作稀土三基色灯粉、汽车尾气助催化剂、玻璃脱色澄清剂、稀土抛光粉、发光薄膜^[2]等。但随着CeO₂纳米粉制备技术的发展，使CeO₂具备了更加优异的性能，以下是纳米CeO₂粉体的主要应用：1. 尾气净化的应。在汽车尾气净化催化剂中，CeO₂作为助催化剂，其作用有两个，其一是储，CeO₂在富燃混合气时放出氧气，在稀燃混合气时储存氧气（称为CeO₂效应），从而控制贵金属附近的氧气波动，保持催化剂的良好净化作用；其二是催化剂中的贵金属颗粒受CeO₂控制（贵金属微粒随CeO₂微粒的增大而增大），随贵金属颗粒的增大，其催化活性会随之降低。2. 在抛光粉中的应用。CeO₂是高效抛光粉，具有抛光工艺易掌握、抛光快、光洁度高、消耗低、产量大、劳动条件好等特点，因此其用途与用量与日俱。3. 在紫外线遮断剂中的应用。CeO₂具有紫外线遮断效果，而且对可见光无特征吸收，透过性好，可用于涂料、化妆品、胶片和塑料等产品上。4. 在氧化催化反应中的应。作为氧化催化剂，CeO₂对CO与CH₄的氧化反应及对CO与N₂的氧化还原反应及对CO与SO_x的氧化还原反应可作为其有代表性的氧化催化反应。5.其他用途。如CeO₂纳米微粒可做高温煤气的脱硫剂，从而有效避免再生气体的再处理问题；CeO₂纳米晶是细胞色素电化学反应的良好促进剂，且促进作用很稳定；CeO₂纳米微粒可作为抗钒钝化剂，减少对催化剂的污染；CeO₂纳米微粒可作为陶瓷颜料应用于陶瓷高温釉料中，降低颜料的成本；CeO₂在橡胶硫化过程中加入少量超微粉末可对橡胶起到一定的改性作用等。

（二）CeO₂纳米材料的制备

由于稀土元素特殊的电子结构及较大的原子半径，其化学性质与其他元素有很大不同。因此，稀土纳米氧化物的制备方法和后处理技术与其他元素也有所不同。本文介绍几种主要的CeO₂纳米材料的制备方法。1.水热法^[10,11]。水热法是在密封的压力容器中，以水或其他液体作为介质，在高温高压等条件下制备优质氧化物或化合物粉体的一种湿化学合成方法。水热法主要有温差法、降温法(或升温法)及等温法这几种形式。在水热条件下，水既是溶剂又是矿化剂，可以作为一种化学组分起作用并参加反应，同时还可作为压力传递介质，通过参加渗析反应和控制物理化学因素等，实现无机化合物的形成和改性。由于水热反应是在密闭的高温高压溶液中进行的，因此，可得到其它方法难以获取的低温同质异构体，实现其它方法难以获得的物质的某些物相。和其他的合成方法相比，水热法合成的晶体具有纯度高、缺陷少、热应力小、质量好等特点。水热法制备的粉体具有晶体发育完整、粒径小且分布均匀的特性，而且原料也比较便宜。2. 溶胶-凝胶法^[9]。溶胶A凝胶法是液相法制备超细粉体的方法。该方法主要包括醇盐热分解方法以及在此基础上改进的胶溶法、凝胶法和配合物型sol-gel法^[3]。3.化学沉淀法^[4]。沉淀法是液相化学合成高纯度纳米粒子采用的最广泛的方法。它是把沉淀剂加入金属盐溶液中进行沉淀处理，再将沉淀物过滤、干燥、焙烧制得纳米级氧化物粉末。除此之外，制备纳米氧化铈的方法还有熔融法、燃烧法、电化学合成法等。

（三）关于纳米材料CeO2掺杂